Файл: Определители. Основные определения. Вычисление определителей третьего порядка.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 32
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1, с2,…,сk – произвольные числа и k=n-r. Общее решение системы m линейных ур-ий с n переменными равно сумме общего решения соответствующей ей системы однородн. линейных ур-ий и произвольного частного решения этой системы.
1 (16). Скалярные и векторные величины. Основные определения.
В математике используется 2 вида величин: а) скалярные – величины, которые полностью определяются заданием их числовых значений (длина, площадь, объём, масса и т.д.); б) векторные – величины, для полного определения которых помимо численного значения требуются ещё и направления в пространстве (изображаются при помощи векторов). Вектор – направленный отрезок на плоскости или в пространстве, имеющий определённую длину, у которого одна из точек принята за начало, а другая за конец. Координатами вектора а являются координаты его конечной точки. Длиной вектора (нормой) или модулем называется число, равное длине отрезка, изображающего вектор ax2+y2(+z2). Если начало и конец вектора совпадают, то такой вектор называется нулевым и обозначается 0. ( направление 0 произвольно, не определено). Для каждого а, отличного от 0, существует противоположный -а, который имеет модуль, равный а, коллиниарен с ним, но направлен в другую сторону. Два вектора а ив называются коллинеарными, если они расположены на одной прямой или на параллельных прямых. Два вектора называются равными, если они: 1)имеют равные модули; 2)коллиниарны; 3)направлены в одну сторону.
2 (17). Линейные операции над векторами. Свойства линейных операций.
1)Сложение 2-х векторов: (правило треугольников) суммой 2-х векторов а ив называют вектор с =а +в, начало которого совпадает с началом а, а конец- с концом в при условии, что начало в совпадает с концома. 2) Сложение нескольких векторов: (правило многоугольника) сумма 4-х векторов а,в,с,d есть векторе =а +в +с +d, начало которого совпадает с началом а, а конец- с концомd. (правило параллелепипеда) сумма 3-х векторов а,в,с определяется как d =а +в +с. 3)Вычитание 2-х векторов: разностью 2-х векторов а и в называется сумма а и -в (противоположного). 4) Суммой 2-х векторов одинаковой размерности
n называется вектор, каждая компонента которого равна сумме соответствующих компонент слагаемых вектора: = x +y, i=xi + yi i. 5) Произведением x на действительное число а называется в = аx, каждая компонента которого равна аxi. Cвойства лин. операций над векторами: 1)коммутативное св-во суммы (переместительное); 2)ассоциативное св-во суммы (сочетательное); 3)ассоциативное относительно числового множителя: ; 4)дистрибьютивное (распределительное; 5)существование нулевого вектора, такого, что ; 6)для любого существует такой противоположный - , что ; 7)для любого справедливо: .
3 (18). Векторное пространство, его размерность. Понятие Базиса.
N-мерным вектором называется упорядоченная совокупность n-действительных чисел, записанных в виде x=(x1,x2,xi,xn), где Xi-компонента X. Два N-мерных вектора равны тогда и только тогда, когда равны их соответствующие компоненты: x =y, если xi=yi i. Множество векторов с действительными компонентами, в котором определены операции сложения векторов и умножения вектора на число, удовлетворяющее всем сво-вам суммы( коммутативное, ассоциативные), называется векторным пространством. Размерность векторного пространства равна количеству векторов в базисе этого пространства. Совокупность n-мерных векторов, рассматриваемая с определёнными в ней операциями сложения векторов и умножения вектора на число, называется n-мерным координатным пространством. Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства. Теорема: для того, чтобы -- 1)2 вектора на плоскости (2)3-в пространстве) были линейно не зависимы необходимо и достаточно, чтобы они были не 1) коллиниарны (2) компланарны). Векторы называются компланарными, если они лежат в одной плоскости или параллельны одной плоскости. Два вектора а ив называются коллинеарными, если они расположены на одной прямой или на параллельных прямых. Теорема: если диагональная система является частью n-мерных векторов, то она же является базисом этой системы.
Теорема: любой вектор системы векторов единственным образов разлагается по векторам её базиса.
4 (19). Базис на плоскости. Разложение вектора по базису R.
Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства.
5 (20). Базис в пространстве. Разложение вектора по базису R.
Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства.
6 (21). Линейные операции над векторами, заданные координатами.
7 (22). Проекция вектора а на вектор b. Направляющие косинусы вектора.
8 (23). Скалярное произведение векторов. Свойства скалярного произведения.
Скалярным произведением 2-х векторов а ив называется число, равное произведению модулей, перемноженных на cos угла между ними: а ва в Cos, где -угола междув. Скалярное произведение может быть найдено также по формуле: а в =а пр.ав =в пр.ва скалярное произведение 2-х векторов равно произведению модуля одного из них на проекцию на него другого вектора. Свойства скалярного произведения: 1)Переместительное (ав=в а); 2)Сочетательное относительно числового множителя ((а в)=а в); 3)Распорядительное ( (а +в )с=а с вс); 4)Если скалярное пр-е равно 0, то либо равен 0 один из перемножаемых векторов, любо Cos угла между ними, т.е. векторы перпендикулярны. Скалярное произведение само на себя равно квадрату его модуля.
9 (24). Скалярное произведение ортов. Скалярное произведение векторов, заданных координатами.
10 (25). Определение угла между двумя векторами.
11 (26). Условия параллельности и перпендикулярности двух векторов.
12 (27). Векторное произведение.
Векторным произведением вектора а на вектор в называется вектор с, который определяется следующим образом: 1) модуль с численно равен площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах как на сторонах с=ав Sin. 2) вектор с перпендикулярен обоим перемножаемым векторам; 3) направление вектора с таково, что если смотреть из его конца вдоль вектора а к вектору в, осуществляется против часовой стрелки. Геометрич. смысл векторного произведения –модуль векторн.пр-я равен площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах. Если векторы заданы в координатной форме, то их векторн. Произведение находится по формуле: а в = i j k
ax ay az
bx by bz.
13 (28). Свойства векторного произведения.
1. При перестановке сомножителей векторное произведение меняет свой знак на противоположный, сохраняя при этом свой модуль: а в =в) а. 2)Векторн.пр-е обладает сочетательным св-вом относительно числового (скалярного) множителя: ававав. 3)Векторн.пр-е обладает распределительным св-ом. 4) Если векторн.пр-е 2-х векторов равно 0-вектору, то либо равен 0 один из перемножаемых векторов, любо синус угла между ними, т.е. векторы коллиниарны (параллельны). Для того, чтобы 2 ненулевых вектора были коллиниарны необходимо и достаточно, чтобы их векторное пр-е было равно нуль-вектору.
14 (29). Векторное произведение ортов.
15 (30). Векторное произведение векторов, заданных проекциями.
16 (31). Смешанное произведение векторов. Свойства смешанного произведения. Геометрический смысл смешанного произведения.
Р
ассмотрим произведение векторов а, в и с, составленное следующим образом: (а в) – векторно, а затем полученной произведение умножают на с скалярно. (а в) с. Такое произведение называется векторно-скалярным или смешанным. Оно представляет собой некоторое число. Скалярным произведением двух векторов называется произведение длин двух векторов на косинус угла между ними. Смешанное произведение равно определителю 3-го порядка, в строках которого стоят соответствующие проекции перемножаемых векторов.
С войства: 1)если внутри смешанного произведения в векторном произведении поменять множители местами, то смешанное пр-е поменяет свой знак на противоположный, т.е. (а в) с = - (в а) с; (а в) с = с (а в). 2)Для того, чтобы 3 вектора а, в и с были компланарны, необходимо и достаточно, чтобы их смешанное произведение равнялось 0: (а в) с=0. Векторы, параллельные одной плоскости или лежащие в одной плоскости, называются
компланарными. Геометрич. смысл смешанного произведения: состоит в том, что смешанное пр-е с точностью до знака равно объёму параллелепипеда, построенного на этих векторах как на рёбрах.
1 (32). Координаты на прямой. Деление отрезка в данном отношении.
П
оложение каждой точки на оси определяется числом, равным отношению длины отрезка прямой от точки 0 до заданной точки к выбранной единице длины. Положение каждой точки на вертикальной оси определяется координатой, которая называется ордината. Координата на горизонтальной оси называется абсцисса. Метод координат на плоскости ставит в соответствие каждой точки плоскости упорядоченную пару действительных чисел – координаты этой точки. Расстояние между 2-мя точками возможно найти 2-мя путями: 1)если обе точки лежат на одной оси, то расстояние между ними по оси ординат (или абсцисс) равно 0, а по оси абсцисс (ординат) абсолютной величине разности между абсциссами конца и начала отрезка +рис.; 2) если 2 точки лежат в одной плоскости, длина отрезка равна квадратному корню из суммы квадратов разностей соответствующих координат концов отрезков.
Деление отрезков в данном отношении: даны 2 точки М1 и М2. Требуется найти внутри отрезка точку М с координатами ;, такую, что отрезок М1М2 поделится точкой М в соотношении М1М/М2М=. Найти координаты М, удовлетворяющие данному равенству. Решение: М1М/М2М=АА1/АА2. АА1=X-X1, AA2=X2-X. M1M/M2M=(X-X1)/(X2-X) =. X-X1=(X2-X), X-X1=X2-X. X+X=X1+X2X (1+) =X1+X2, X=X1+X2/1+.
2 (33). Общее уравнение прямой и его исследование.
Р
ассмотрим ур-е первой степени с двумя переменными в общем виде: Ax+By+C=0, в котором коэффициенты А и В не равны одновременно нулю, т.е.А2+В2 0. 1)Пусть В0. Тогда ур-е Аx+By+C=0 можно записать в виде y= -Ax/B – C/B. Обозначим k= -А/В, b= -C/B. Если А0, С0, то получим y=kx+b (ур-е прямой, проходящей ч/з начало координат); если А=0, С0, то y=b (ур-е прямой, параллельной оси Оy); если А=0, С=0, то y=0 (ур-е оси Оx). 2)Пусть В=0, А0. Тогда ур-е Аx+By+C=0 примет вид x= - C/A. Если С0, то получим x=a (ур-е прямой, параллельной оси Оy); если С=0, то x=0 (ур-е оси Оy). Таким образом, при любых значениях коэффициентов А, В (не равных одновременно нулю) и С ур-е
1 (16). Скалярные и векторные величины. Основные определения.
В математике используется 2 вида величин: а) скалярные – величины, которые полностью определяются заданием их числовых значений (длина, площадь, объём, масса и т.д.); б) векторные – величины, для полного определения которых помимо численного значения требуются ещё и направления в пространстве (изображаются при помощи векторов). Вектор – направленный отрезок на плоскости или в пространстве, имеющий определённую длину, у которого одна из точек принята за начало, а другая за конец. Координатами вектора а являются координаты его конечной точки. Длиной вектора (нормой) или модулем называется число, равное длине отрезка, изображающего вектор ax2+y2(+z2). Если начало и конец вектора совпадают, то такой вектор называется нулевым и обозначается 0. ( направление 0 произвольно, не определено). Для каждого а, отличного от 0, существует противоположный -а, который имеет модуль, равный а, коллиниарен с ним, но направлен в другую сторону. Два вектора а ив называются коллинеарными, если они расположены на одной прямой или на параллельных прямых. Два вектора называются равными, если они: 1)имеют равные модули; 2)коллиниарны; 3)направлены в одну сторону.
2 (17). Линейные операции над векторами. Свойства линейных операций.
1)Сложение 2-х векторов: (правило треугольников) суммой 2-х векторов а ив называют вектор с =а +в, начало которого совпадает с началом а, а конец- с концом в при условии, что начало в совпадает с концома. 2) Сложение нескольких векторов: (правило многоугольника) сумма 4-х векторов а,в,с,d есть векторе =а +в +с +d, начало которого совпадает с началом а, а конец- с концомd. (правило параллелепипеда) сумма 3-х векторов а,в,с определяется как d =а +в +с. 3)Вычитание 2-х векторов: разностью 2-х векторов а и в называется сумма а и -в (противоположного). 4) Суммой 2-х векторов одинаковой размерности
n называется вектор, каждая компонента которого равна сумме соответствующих компонент слагаемых вектора: = x +y, i=xi + yi i. 5) Произведением x на действительное число а называется в = аx, каждая компонента которого равна аxi. Cвойства лин. операций над векторами: 1)коммутативное св-во суммы (переместительное); 2)ассоциативное св-во суммы (сочетательное); 3)ассоциативное относительно числового множителя: ; 4)дистрибьютивное (распределительное; 5)существование нулевого вектора, такого, что ; 6)для любого существует такой противоположный - , что ; 7)для любого справедливо: .
3 (18). Векторное пространство, его размерность. Понятие Базиса.
N-мерным вектором называется упорядоченная совокупность n-действительных чисел, записанных в виде x=(x1,x2,xi,xn), где Xi-компонента X. Два N-мерных вектора равны тогда и только тогда, когда равны их соответствующие компоненты: x =y, если xi=yi i. Множество векторов с действительными компонентами, в котором определены операции сложения векторов и умножения вектора на число, удовлетворяющее всем сво-вам суммы( коммутативное, ассоциативные), называется векторным пространством. Размерность векторного пространства равна количеству векторов в базисе этого пространства. Совокупность n-мерных векторов, рассматриваемая с определёнными в ней операциями сложения векторов и умножения вектора на число, называется n-мерным координатным пространством. Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства. Теорема: для того, чтобы -- 1)2 вектора на плоскости (2)3-в пространстве) были линейно не зависимы необходимо и достаточно, чтобы они были не 1) коллиниарны (2) компланарны). Векторы называются компланарными, если они лежат в одной плоскости или параллельны одной плоскости. Два вектора а ив называются коллинеарными, если они расположены на одной прямой или на параллельных прямых. Теорема: если диагональная система является частью n-мерных векторов, то она же является базисом этой системы.
Теорема: любой вектор системы векторов единственным образов разлагается по векторам её базиса.
4 (19). Базис на плоскости. Разложение вектора по базису R.
Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства.
5 (20). Базис в пространстве. Разложение вектора по базису R.
Система n—мерных лин. независимых векторов называется базисом Rn (R2-плоскость,R3-пространство), если каждый вектор этого пространства R разлагается по векторам этой системы. Базисом называется совокупность всех лин. независимых векторов системы пространства.
6 (21). Линейные операции над векторами, заданные координатами.
7 (22). Проекция вектора а на вектор b. Направляющие косинусы вектора.
8 (23). Скалярное произведение векторов. Свойства скалярного произведения.
Скалярным произведением 2-х векторов а ив называется число, равное произведению модулей, перемноженных на cos угла между ними: а ва в Cos, где -угола междув. Скалярное произведение может быть найдено также по формуле: а в =а пр.ав =в пр.ва скалярное произведение 2-х векторов равно произведению модуля одного из них на проекцию на него другого вектора. Свойства скалярного произведения: 1)Переместительное (ав=в а); 2)Сочетательное относительно числового множителя ((а в)=а в); 3)Распорядительное ( (а +в )с=а с вс); 4)Если скалярное пр-е равно 0, то либо равен 0 один из перемножаемых векторов, любо Cos угла между ними, т.е. векторы перпендикулярны. Скалярное произведение само на себя равно квадрату его модуля.
9 (24). Скалярное произведение ортов. Скалярное произведение векторов, заданных координатами.
10 (25). Определение угла между двумя векторами.
11 (26). Условия параллельности и перпендикулярности двух векторов.
12 (27). Векторное произведение.
Векторным произведением вектора а на вектор в называется вектор с, который определяется следующим образом: 1) модуль с численно равен площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах как на сторонах с=ав Sin. 2) вектор с перпендикулярен обоим перемножаемым векторам; 3) направление вектора с таково, что если смотреть из его конца вдоль вектора а к вектору в, осуществляется против часовой стрелки. Геометрич. смысл векторного произведения –модуль векторн.пр-я равен площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах. Если векторы заданы в координатной форме, то их векторн. Произведение находится по формуле: а в = i j k
ax ay az
bx by bz.
13 (28). Свойства векторного произведения.
1. При перестановке сомножителей векторное произведение меняет свой знак на противоположный, сохраняя при этом свой модуль: а в =в) а. 2)Векторн.пр-е обладает сочетательным св-вом относительно числового (скалярного) множителя: ававав. 3)Векторн.пр-е обладает распределительным св-ом. 4) Если векторн.пр-е 2-х векторов равно 0-вектору, то либо равен 0 один из перемножаемых векторов, любо синус угла между ними, т.е. векторы коллиниарны (параллельны). Для того, чтобы 2 ненулевых вектора были коллиниарны необходимо и достаточно, чтобы их векторное пр-е было равно нуль-вектору.
14 (29). Векторное произведение ортов.
15 (30). Векторное произведение векторов, заданных проекциями.
16 (31). Смешанное произведение векторов. Свойства смешанного произведения. Геометрический смысл смешанного произведения.
Р
ассмотрим произведение векторов а, в и с, составленное следующим образом: (а в) – векторно, а затем полученной произведение умножают на с скалярно. (а в) с. Такое произведение называется векторно-скалярным или смешанным. Оно представляет собой некоторое число. Скалярным произведением двух векторов называется произведение длин двух векторов на косинус угла между ними. Смешанное произведение равно определителю 3-го порядка, в строках которого стоят соответствующие проекции перемножаемых векторов. С
войства: 1)если внутри смешанного произведения в векторном произведении поменять множители местами, то смешанное пр-е поменяет свой знак на противоположный, т.е. (а в) с = - (в а) с; (а в) с = с (а в). 2)Для того, чтобы 3 вектора а, в и с были компланарны, необходимо и достаточно, чтобы их смешанное произведение равнялось 0: (а в) с=0. Векторы, параллельные одной плоскости или лежащие в одной плоскости, называются
компланарными. Геометрич. смысл смешанного произведения: состоит в том, что смешанное пр-е с точностью до знака равно объёму параллелепипеда, построенного на этих векторах как на рёбрах.
1 (32). Координаты на прямой. Деление отрезка в данном отношении.
П
оложение каждой точки на оси определяется числом, равным отношению длины отрезка прямой от точки 0 до заданной точки к выбранной единице длины. Положение каждой точки на вертикальной оси определяется координатой, которая называется ордината. Координата на горизонтальной оси называется абсцисса. Метод координат на плоскости ставит в соответствие каждой точки плоскости упорядоченную пару действительных чисел – координаты этой точки. Расстояние между 2-мя точками возможно найти 2-мя путями: 1)если обе точки лежат на одной оси, то расстояние между ними по оси ординат (или абсцисс) равно 0, а по оси абсцисс (ординат) абсолютной величине разности между абсциссами конца и начала отрезка +рис.; 2) если 2 точки лежат в одной плоскости, длина отрезка равна квадратному корню из суммы квадратов разностей соответствующих координат концов отрезков. Деление отрезков в данном отношении: даны 2 точки М1 и М2. Требуется найти внутри отрезка точку М с координатами ;, такую, что отрезок М1М2 поделится точкой М в соотношении М1М/М2М=. Найти координаты М, удовлетворяющие данному равенству. Решение: М1М/М2М=АА1/АА2. АА1=X-X1, AA2=X2-X. M1M/M2M=(X-X1)/(X2-X) =. X-X1=(X2-X), X-X1=X2-X. X+X=X1+X2X (1+) =X1+X2, X=X1+X2/1+.
2 (33). Общее уравнение прямой и его исследование.
Р
ассмотрим ур-е первой степени с двумя переменными в общем виде: Ax+By+C=0, в котором коэффициенты А и В не равны одновременно нулю, т.е.А2+В2 0. 1)Пусть В0. Тогда ур-е Аx+By+C=0 можно записать в виде y= -Ax/B – C/B. Обозначим k= -А/В, b= -C/B. Если А0, С0, то получим y=kx+b (ур-е прямой, проходящей ч/з начало координат); если А=0, С0, то y=b (ур-е прямой, параллельной оси Оy); если А=0, С=0, то y=0 (ур-е оси Оx). 2)Пусть В=0, А0. Тогда ур-е Аx+By+C=0 примет вид x= - C/A. Если С0, то получим x=a (ур-е прямой, параллельной оси Оy); если С=0, то x=0 (ур-е оси Оy). Таким образом, при любых значениях коэффициентов А, В (не равных одновременно нулю) и С ур-е